Silniki elektryczne.

Wiadomości ogólne. Do napędu maszyn gastronomicznych stosuje się silniki indukcyjne asynchroniczne prądu przemiennego, trójfazowe i jednofazowe, o mocy 0,2—5 kW.

Moc prądu stałego P (w watach W) pobierana z sieci elektrycznej o napięciu U (w woltach V) i natężeniu I (w amperach A) wyraża się zależnością:

P = U · I  [W]

1000 W=1 kW;

1 J=1 W · 1 s;

1 kW · h=1000 W · 3600 s = 3 600 000 J;

Z powodu przesunięcia fazowego między natężeniem i napięciem moc prądu przemiennego nie wyraża się jako iloczyn U · I.

Moc P prądu przemiennego jednofazowego oblicza się wg wzoru:

P= U · I · cos φ

w którym: U — napięcie w V,
I — natężenie prądu w A,
cos φ — współczynnik mocy.

Napięcie i natężenie prądu zmieniają się w czasie sinusoidalnie.

Wykresy napięcia i natężenia prądu przemiennego: a) przy obciążeniu czynnym, b) przy obciążeniu biernym indukcyjnym, c) przy obciążeniu biernym pojemnościowym.

Współczynnik mocy cos φ przyjmuje wartości od 0 do 1. Na wartość tego współczynnika wpływa charakter obciążenia. W obwodzie zawierającym jedynie rezystancję kąt przesunięcia fazowego φ=0, więc cos φ= 1 i P= U · I. Moc czynna jest równa mocy pozornej. (Pojęcie mocy pozornej stosuje się do oznaczania mocy źródła, np. prądnicy).

W przypadku obciążenia indukcyjnego Q = U · I · sin φ. Jest to tzw. moc bierna.

Natężenie prądu w sieci zależy od współczynnika mocy

Gdy cos φ = 1, natężenie jest najmniejsze; jego wartość rośnie, gdy cos φ maleje. Prąd bierny obciąża przewody sieci i powoduje ich grzanie.

(Straty mocy są proporcjonalne do kwadratu prądu — I² · R).

Zatem najkorzystniejsze warunki pracy osiąga się przy cos φ= 1.

Silniki elektryczne i transformatory mają znaczną indukcyjność. Współczynnik mocy wynosi 0,8-0,9 przy pełnym obciążeniu; przy mniejszych obciążeniach cos φ maleje. Poprawę współczynnika mocy osiąga się przede wszystkim przez dobór silników i transformatorów odpowiedniej mocy i niedopuszczenie do ich biegu jałowego. Niekiedy stosuje się do tego celu kondensatory. Kondensator o odpowiedniej pojemności łączy się równolegle z silnikiem elektrycznym. Wówczas wymiana energii biernej zachodzi w obwodzie silnik — kondensator. Trzy prądy jednofazowe R, S, T tworzą w odpowiednio skojarzonym układzie prąd trójfazowy. Fazy są przesunięte względem siebie o 1/3 okresu.

Jeżeli odbiornik włączymy między dwie fazy sieci elektrycznej, np. R i S, to napięcie na zaciskach odbiornika wyniesie:

Up = √3 · Uf= √3 · 220 V = 380 V.

 

Jeżeli odbiornik włączymy między przewód fazowy a przewód zerowy sieci , to napięcie uzyskane na zaciskach odbiornika wyniesie Uf= 220 V.

Moc prądu trójfazowego wyraża się wzorem:

P = √3 Up · I · cos φ

 

Ćwiczenie:

Maszyna do obierania ziemniaków OZ-40 pobiera moc 0,6 kW. Oblicz natężenie prądu elektrycznego w przewodach zasilających silnik elektryczny maszyny, jeżeli napięcie na zaciskach silnika U = 380 V, a współczynnik mocy cos φ = 0,9?